全极化合成孔径雷达地势高度信息检测技术

从全极化合成孔径雷达(SAR)图像数据中,可提取方位向的地势倾斜度信息,形成极化SAR三维成像.重点研究了极化合成孔径雷达三维成像算法;提出了由Stokes矢量推导的极化椭圆方向角解模糊算法;讨论了目标极化散射特性对提取地势高度信息的影响以及处理方法;并利用真实的极化SAR图像数据得到了极化三维成像结果.     

高分辨圆迹环扫合成孔径雷达成像方法

圆迹环扫合成孔径雷达(circular trace scanning synthetic aperture radar, CTSSAR)是一种新型合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）成像模式,受其圆弧飞行轨迹的影响,直线运动轨迹模型下的成像算法不再适用。针对这一问题,提出了一种新的CTSSAR成像方法。该方法首先在误差允许的范围内对其圆弧运动轨迹下的斜距方程作四阶近似,再求解方程得到驻相点的精确解析解,获得信号的二维频谱,并以此推导了相应的成像算法,补偿了不同距离处的目标的相位,实现高分辨率成像。在整个的推导过程中只做了一次合理的高阶近似,因此获得的二维频谱具有较高的精度。同时对于实际中可能遇到的运动误差问题,给出了一种解决思路。最后,点目标的仿真对比结果验证了成像算法的有效性与运动补偿方案的可行性。     

高分辨星载SAR的方位维频率非线性变标成像算法

在高分辨情况下,星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)的合成孔径时间变长,加速度带来的影响则不可忽略,匀速直线模型下的传统算法将失效。利用加速度斜距模型,分析了曲线轨迹模型下聚束式SAR的空变特性,提出了一种适用于大场景高分辨成像的方位维频率非线性变标算法。首先,通过构造一个方位维多相滤波函数,增加方位维变标的自由度,使得构造的扰动函数可以消除空变的距离方位二维频域耦合项;然后,改进了常规的两步去混叠算法,使之更加适用于曲线轨迹模型;最后,利用梯度运算将方位调制项的空变系数进行分解,通过扰动函数消除空变的方位项。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

通用的SAR系统分辨能力评估方法

提出了一种通用的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统分辨能力评估方法,该方法可对复杂轨迹SAR系统(比如圆轨迹,同步轨道卫星和双基地SAR等)的分辨能力进行高效率、高精度评估。首先,推导化简了模糊函数的表达式。接着,根据模糊函数在0~-3dB之间的抛物线形状特性,在满足评估精度的要求下,本文采用四次多项式来近似该模糊函数,进而得到了对SAR系统分辨能力进行评估的解析表达式。最后,圆轨迹、同步轨道卫星以及双基地SAR的仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于快速阈值迭代的SAR层析成像处理方法

合成孔径雷达层析成像(synthetic aperture radar tomography, TomoSAR)是将合成孔径原理应用到高程向进行三维成像,相比于传统的二维成像,增加了高程向的信息。传统谱估计方法可用于SAR层析成像,但其高程向分辨率较低。对于高程向分布稀疏的场景,压缩感知(compressive sensing, CS)方法可以用于高程向重建,且具有超分辨能力。阈值迭代算法(iterative shrinkage-thresholding,IST)可用于SAR层析成像,但其收敛速度比较慢。介绍了一种快速阈值迭代算法(fast iterative shrinkage-thresholding,FIST)用于SAR层析成像,该方法不仅保持了IST算法计算的准确性,而且具有较快的收敛速度。本文通过仿真实验说明FIST算法在多散射体分辨、单散射体位置估计等方面的特性,并利用TerraSAR-X北京地区实际数据进行SAR层析成像,分析成像效果。研究结果表明FIST算法在多散射体分辨、单散射体位置估计方面优势明显,其应用于SAR层析成像具有较好的成像效果。     

弹载双基前视SAR俯冲段弹道设计方法

导弹在打击复杂背景目标时,现有单基平台末制导手段难以实现对目标的有效分离。作为一种解决方案,将双基前视合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）应用于俯冲攻击段,即弹载双基前视SAR（missile borne bistatic forward looking SAR, MBFL-SAR）,可实现弹载雷达末端俯冲段全程二维高分辨成像、自主寻的精确制导。而在该构型下作为发射机的照射弹轨迹直接制约双基成像分辨率以及制导精度。首先分析了MBFL-SAR俯冲攻击段的分辨率特性,然后提出了基于线性衰减轨迹模型的弹道设计方法,该模型可有效满足成像分辨率要求,且利于双基构型下制导控制。最后,通过仿真结果验 证了设计方案的合理性。     

CTZ在聚束SAR极坐标格式成像算法中的应用

在高分辨率机载聚束模式合成孔径雷达SpotlightSAR(syntheticapertureradar)的成像算法中 ,极坐标格式成像算法是目前应用最广的一种 ,但由于这种算法需要在空间频率域进行从极坐标分布到直角坐标的二维插值过程 ,因此计算量很大。对如何将CZT(ChirpZ变换 )用于该算法进行了详细研究。应用CZT的好处是在方位向的处理上可以减少很多计算量。在给出了具体的实现过程和计算量分析的同时 ,利用E SAR实际数据对所述方法进行了验证 ,其结果对具体的SAR处理机设计具有一定的参考价值。     

曲线轨迹SAR大斜视子孔径成像算法

针对小型合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)平台曲线轨迹运动、大斜视实时成像的要求,提出一种子孔径成像算法,首先进行预处理,补偿加速度对调频率的影响,再采用级数反演法(method of series reversion, MSR)得到回波信号的高阶近似二维谱。在此基础上,基于方位频域相位滤波处理校正方位调频率空变,最终利用谱分析(spectrum analysis,SPECAN)技术实现方位统一聚焦。点目标仿真数据验证了本文算法的有效性。     

基于属性散射中心的SAR成像方法

传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像技术假设目标回波是由各向同性的点散射模型的相干叠加形成, 在大转角成像时不再适用。且各向同性的散射模型忽略了目标同一结构像素间的相关性, 容易导致结构不连续, 给后续目标识别带来困难。为此, 本文提出了一种基于属性散射中心模型的SAR成像算法, 利用不同散射中心表现出的不同特性对其分别进行成像, 增强属于同一结构的像素间的相关性, 提高SAR图像的可视性。最后, 基于仿真和实测数据实验结果, 验证了方法的有效性, 与现有算法对比, 所提算法的图像质量在定性和定量评价指标上都有所提升。     

SAR实时成像处理平台的设计与实现

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)实时成像处理中数据量大、数据吞吐率高、成像算法实现复杂等特点,提出了一种适合于SAR实时成像处理的共享存储器的分布式耦合系统架构,设计了高分辨率SAR实时成像中大IO带宽、高处理能力、大存储容量等解决方案.给出了详细的硬件实现以及成像处理平台的测试结果,并用实测雷达回波数据进行了实时成像验证.     

适用大场景高分辨合成孔径雷达的快速BP算法

在进行大场景、高分辨合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像处理时,基于后向投影(back-projection,BP)的SAR成像算法由于运算量大其应用受到限制,而基于快速变换的算法是在信号的频率域进行,要求线性孔径,对运动补偿的要求太高其应用也受到限制。提出了一种快速后向投影(fast back-projection,FBP)算法,对大场景、高分辨的SAR成像处理时其计算效率比传统的BP算法有显著提高。仿真结果表明,其成像质量与传统的BP算法相近。     

基于双曲线性修正斜距模型的弹载SAR成像方法

在弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)下降段成像中,由于弹体存在较大的俯冲下降速度和加速度,回波信号的二维频谱表示式难以有效获得,给后续成像处理带来困难。针对该问题,提出了一种基于双曲线性修正斜距模型的弹载SAR成像方法,通过构造双曲函数形式的斜距表示式并引入线性修正因子,对弹载SAR斜距历程进行合理近似|并以修正后的斜距式为基础,利用驻相点原理(principle of stationary phase, POSP)直接求解SAR回波信号的二维频谱|随后根据该频谱表示式设计有效的弹载SAR频域成像算法。该方法下的频谱推导较为简洁,所获得频谱的数学表达式清晰直观,利于成像分析和后续处理。最后的点目标成像仿真验证了该方法的有效性。     

机载环扫成像雷达数据处理方法研究

经典的聚焦式合成孔径和非聚焦式合成孔径数据处理方法主要用于星载或机载侧视成像 ,而环形扫描成像是一种特殊的成像方式 ,不能直接利用经典的成像处理算法。为了解决环形扫描高分辨率成像问题 ,概述了环扫成像雷达的工作方式 ,介绍了用聚焦式合成孔径和非聚焦式合成孔径提高方位分辨率的 3种实现方法。通过仿真验证了这 3种方法的有效性。该方法也可用于非环扫成像雷达系统。     

高分辨SAR的距离-多普勒-距离成像方法

介绍了一种新的雷达成像方法———距离 多普勒 距离成像方法。这种方法的方位向线性调频相的补偿和聚焦成像处理与雷达发射的信号形式无关 ,仅距离向成像与雷达发射的信号形式有关。方位向成像在距离向傅里叶变换之后、匹配处理之前进行 ,它可有效地消除信号中随时间变化项所造成的距离徙动的影响 ,且算法结构简单 ,运算量少。对成像方法进行了理论分析 ,并做了计算机仿真 ,最后用实际数据进行了成像 ,得到了清晰的SAR图像     

基于速度合成孔径雷达的海面舰船动目标成像方法

海面舰船成像技术在军事和民用领域应用广泛。针对海面动目标成像定位模糊的缺点,提出了使用速度合成孔径雷达（velocity synthetic aperture radar,VSAR）估计动目标速度频率的方法。首先,分析了VSAR的成像机理和限制条件,建立了基于相控阵雷达对海面舰船的成像模型;然后,采用多天线图像域的速率频率估计方法纠正方位向的偏移,采用图像熵算法完成目标图像的自适应聚焦;最后,利用该方法对海面运动舰船进行仿真计算。仿真结果表明,VSAR在处理大海域海面静动目标同时存在的场景下,可以甄别出目标所属类型,判断出动目标的运动趋势和航行轨迹。相比于传统的单通道SAR雷达和沿航迹干涉雷达算法,速度频率估计算法解决了方位定位精度不足的缺点,提高了大面积海域条件下的动目标舰船的定位性能,具有良好的应用前景。     

Scale transform algorithm used in FMCW SAR data processing

The frequency-modulated continuous-wave (FMCW) synthetic aperture radar (SAR) is a light-weight, cost-effective, high-resolution imaging radar, which is suitable for a small flight platform. The signal model is derived for FMCW SAR used in unmanned aerial vehicles (UAV) reconnaissance and remote sensing. An appropriate algorithm is proposed. The algorithm performs the range cell migration correction (RCMC) for continuous non-chirped raw data using the energy invariance of the scaling of a signal in the scale domain. The azimuth processing is based on step transform without geometric resampling operation. The complete derivation of the algorithm is presented. The algorithm performance is shown by simulation results.     

基于外辐射源的机载无源SAR成像算法

提出一种基于外辐射源的单发单收模式的机载无源SAR成像方法。该方法基于单个外辐射源,利用载机作规则的环形运动来合成等效雷达孔径对地面静止目标进行成像。由于接收到的数据非均匀且数据量较少,通过对接收回波数据进行坐标变换和插值运算,直接在频域数据空间利用二维傅里叶变换重建目标的散射函数分布。理论推导和计算机仿真结果证明该方法是有效的。     

New analytical imaging algorithm for general case airborne bistatic SAR

This paper focuses on the general case （GC） airborne bistatic synthetic aperture radar （SAR） data processing, and a new analytical imaging algorithm based on the extended Loffeld＇s bistatic formula （ELBF） is proposed. According to the bistatic SAR geometry, the track decoupling formulas that convert the bistatic geometry to the receiver-referenced geometry in a concise way are derived firstly. Then phase terms of ELBF are decomposed into two independent phase terms as the range phase term and the azimuth phase term in a new way. To get the focusing result, the bistatic deformation （BD） term is compensated in the two-dimensional （2- D） frequency domain, and the space-variances of the range phase term and the azimuth phase term are eliminated by chirp scaling （CS） and chirp z-transform （CZT）, respectively. The effectiveness of the proposed algorithm is verified by the simulation results.     

An Information Theory Approach to the Data Compression and Imaging System for Synthetic Aperture Radar （SAR）

ＡｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｈｅｏｒｙＡｐｐｒｏａｃｈｔｏｔｈｅＤａｔａＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄＩｍａｇｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅＲａｄａｒ（ＳＡＲ）￥ＸｉａｏＹｏｎｇｘｉｎ；ＰｅｎｇＨａｉｌｉａｎｇａｎｄＣｈｅｎ...     

曲线弹道SAR RD-Dechirp快视成像算法

研究了以景象匹配制导为目的的曲线弹道合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）快视成像问题。首先建立了曲线弹道SAR回波信号模型,分析了多普勒历程和距离徙动特点,提出了等效正侧视成像的概念,并分析了等效条件,大大减小了距离徙动校正难度和回波信号距离向与方位向的耦合,然后推导了曲线弹道SAR回波信号的二维频谱表达式,在此基础上提出了结合距离多普勒算法和频谱分析（spectral analysis, SPECAN）的快视成像方法。所提算法使用高效的SPECAN方法进行方位压缩, 能够完成曲线弹道SAR部分孔径数据的精确相干处理,没有因为孔径的非直线而增加成像算法的复杂性。